CN105175911B - 一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料 - Google Patents
一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于橡胶材料技术领域,具体地讲公开了一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料。构成该橡胶材料的组份包括橡胶型氯化聚乙烯(CM)、天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂、石蜡、炭黑、改性纳米凹凸棒石、增塑剂、有机过氧化物硫化剂、硫磺和促进剂。并通过塑炼、混炼和硫化等工序即可制备出具有机械强度高,耐候性强,耐热老化,耐臭氧老化等特点的耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料。
Description
技术领域
本发明属于橡胶支座用橡胶材料技术领域,具体地涉及一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料。
背景技术
板式橡胶支座是桥梁上部结构的重要结构部件,在桥梁中发挥着承传载荷、传递位移、适当转角等重要作用,要保证板式橡胶支座在桥梁寿命期内发挥正常功能,板式橡胶支座除满足标准规定的基本物理力学性能指标外还应具有优良的耐老化性能。目前工程中的板式橡胶支座在使用较短时间内就会出现裂纹,其中主要的问题是构成支座的橡胶材料的耐候性和耐臭氧老化性能差,使板式橡胶支座提前出现裂纹,缩短了板式橡胶支座的使用寿命。
发明的内容
本发明的目的就是提供一种其耐候性和耐臭氧老化性能良好的耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为:
一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,包括下列重量份的材料:
橡胶型氯化聚乙烯(CM) 70—80,
天然橡胶 20—30
氧化锌 3—5
硬脂酸 1.5—4.0
氧化镁5—10
防老剂a 0.5—2.0
防老剂b 0.5—1.5
石蜡 0.5—1.0
炭黑 40—60
改性纳米凹凸棒石 30—50
增塑剂 8—15
有机过氧化物硫化剂 1.5—4.0
硫磺 0.5—1.0
促进剂 0.6—2.0。
在构成上述重量份的材料中,
——所述橡胶型氯化聚乙烯的氯含量不超过35%、门尼粘度55—70、拉伸强度不低于8MPa、断裂伸长率不低于600%;
——所述改性纳米凹凸棒石为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性所得,其纯度不小于95%,粒径分布为20—300nm;
——所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、已二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、葵二酸二辛酯中的一种;
——所述有机过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧己烷、过氧化苯甲酰及过苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
制备上述耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料的步骤为:
第一步 制备胶料
将天然橡胶投入到密炼机中塑练,
然后将橡胶型氯化聚乙烯投入到密炼机中混炼,
再将氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂a、防老剂b和石蜡加入其中混炼,
再将改性纳米凹凸棒石加入其中混炼,
将炭黑、增塑剂加入其中混炼,
最后加入有机过氧化物硫化剂、硫磺、促进剂后混炼、硫化,在温度得超过110℃排胶,
在开炼机上薄通,下片冷却;
第二步 硫化
将上述所制备的胶料装填到模具中,在平板硫化机上进行硫化,硫化温度为150℃,硫化压力为10MPa硫化时间为60分钟。
在所述加入有机过氧化物硫化剂、硫磺、促进剂后的混炼工序中加入有利于提高硫化效果的助交联剂TAIC。
本发明所提供的耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料与现有技术相比,具有以下优点:其一,该耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料替代传统的天然橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶板式支座,具有耐侯性强、耐老化和成本低的优点;其二,将橡胶型氯化聚乙烯和天然橡胶混合,结合天然橡胶优良的力学性能、良好的加工工艺性能,以及氯化聚乙烯良好的化学稳定性、电性能和耐候性能,耐化学药品、耐臭氧、耐热老化,采用机械共混法将氯化聚乙烯和天然橡胶共混,在共混物中氯化聚乙烯作为连续相可以保护天然橡胶,减少天然橡胶与空气的接触,提高胶料整体的耐老化性,天然橡胶高弹性高强度的特点可以弥补氯化聚乙烯的不足,共混胶可以均衡二者的物理机械性能,良好的加工工艺和硫化工艺,采用过氧化物硫化更可以提高胶料的耐老化性能,降低胶料的压缩永久变形;其三,改性纳米凹凸棒石经过硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性后表面具有活性有机基团,在橡胶集体中呈纳米棒状且均匀分布,能够与橡胶进行有机良好的结合,起到补强作用;同时均匀分散的纳米凹凸棒石提高了橡胶的热稳定性和气体阻隔性,减缓氧及臭氧在橡胶中的扩散,降低橡胶分子链受攻击的几率,有利于提高橡胶耐热氧老化和耐臭氧老化性能;大大提高了由该橡胶材料制备出的支座的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
第一步 制备胶料
将20重量份天然橡胶投入到密炼机中塑练1分钟,然后将80重量份橡胶型氯化聚乙烯投入到密炼机混炼3分钟,再加入4重量份氧化锌、2重量份硬脂酸、8重量份氧化镁、1.0重量份防老剂a、1.5重量份防老剂b和1.0重量份石蜡混炼2分钟,然后再加入50重量份改性纳米凹凸棒石混炼1分钟,然后加入40重量份炭黑N330和10重量份增塑剂邻苯二甲酸二辛脂混炼3分钟,最后加入2重量份有机过氧化物硫化剂过氧化二异丙苯、0.6重量份硫磺、1.2重量份促进剂CZ和0.8重量份促进剂DM混炼1分钟,温度不得超过110℃排胶,在开炼机上薄通6次,下片冷却。
第二步 硫化
将制备的胶料装填到模具中,在平板硫化机上进行硫化,硫化温度为150℃,硫化压力为10MPa硫化时间为60分钟。
实施例2
第一步 制备胶料
将25重量份天然橡胶投入到密炼机中塑练1.5分钟,然后将75重量份橡胶型氯化聚乙烯投入到密炼机混炼2.5分钟,再加入5重量份化锌、2.0重量份硬脂酸、7.5重量份氧化镁、1.5重量份防老剂a、1.5重量份防老剂b和1.0重量份石蜡混炼2分钟,然后加入40重量份改性纳米凹凸棒石混炼1分钟,然后加入30重量份炭黑N330和25重量份炭黑N550、 8重量份增塑剂已二酸二辛酯混炼3分钟,最后加入3重量份有机过氧化物硫化剂二叔丁基过氧己烷、0.5重量份硫磺、2重量份助交联剂TAIC和0.6重量份促进剂TMTD混炼1分钟,温度不得超过110℃排胶,在开炼机上薄通8次,下片冷却。
第二步 硫化
将制备的胶料装填到模具中,在平板硫化机上进行硫化,硫化温度为150℃,硫化压力为10MPa硫化时间为40分钟。
实施例3
第一步 制备胶料
将30重量份天然橡胶投入到密炼机中塑练1.5分钟,然后将70重量份橡胶型氯化聚乙烯投入到密炼机混炼2.5分钟,再加入4重量份化锌、3重量份硬脂酸、7重量份氧化镁、2重量份防老剂a、1重量份防老剂b和1.5重量份石蜡混炼2分钟,然后加入45重量份改性纳米凹凸棒石混炼1分钟,然后加入30重量份炭黑N330和20重量份炭黑N550和12重量份增塑剂葵二酸二辛酯混炼3分钟,最后加入1.5重量份过氧化二异丙苯、1.0重量份二叔丁基过氧己烷和1.0重量份的过氧化苯甲酰构成的有机过氧化物硫化剂、0.5重量份硫磺、3.0重量份助交联剂TAIC、1.0重量份促进剂NOBS和0.5重量份促进剂TMTM混炼1分钟,温度不得超过110℃排胶,在开炼机上薄通8次,下片冷却。
第二步 硫化
将制备的胶料装填到模具中,在平板硫化机上进行硫化,硫化温度为150℃,硫化压力为10MPa硫化时间为50分钟。
上述三个实施例所制备的一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料的胶料成品性能参数
在制备耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料的实施例中,
——所使用的橡胶型氯化聚乙烯应当满足氯含量不超过35%、门尼粘度55—70、拉伸强度不低于8MPa、断裂伸长率不低于600%;
——所使用的改性纳米凹凸棒石为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性所得,并且纯度不小于95%、粒径分布为20—300nm;
——所使用的增塑剂不局限于邻苯二甲酸二辛脂、已二酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯,还可以使用壬二酸二辛酯、葵二酸二辛酯中的一种,其效果相近;
——所使用的有机过氧化物硫化剂也不局限于二叔丁基过氧己烷、过氧化二异丙苯或二叔丁基过氧己烷和过氧化苯甲酰构成的混合有机过氧化物硫化剂,可以为过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧己烷、过氧化苯甲酰及过苯甲酸叔丁酯中的一种或几种混合构成其效果相近。
另外,在构成耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料加入助交联剂TAIC可以进一步提高其硫化交联密度,并进一步提高材料的拉伸强度。
Claims (7)
1.一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,包括下列重量份的材料:
橡胶型氯化聚乙烯 70—80,
天然橡胶 20—30
氧化锌 3—5
硬脂酸 1.5—4.0
氧化镁5—10
防老剂a 0.5—2.0
防老剂b 0.5—1.5
石蜡 0.5—1.0
炭黑 40—60
改性纳米凹凸棒石 30—50
增塑剂 8—15
有机过氧化物硫化剂 1.5—4.0
硫磺 0.5—1.0
促进剂 0.6—2.0。
2.如权利要求1所述的一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,其特征在于:所述橡胶型氯化聚乙烯的氯含量不超过35%、门尼粘度55—70、拉伸强度不低于8MPa、断裂伸长率不低于600%。
3.如权利要求1所述的一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,其特征在于:所述改性纳米凹凸棒石为经硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性所得,其纯度不小于95%,粒径分布为20—300nm。
4.如权利要求1所述的一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,其特征在于:所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二辛脂、壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的一种。
5.如权利要求1所述的一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料,其特征在于:所述有机过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰及过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。
6.一种制备权利要求1所述耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料的方法,其步骤为:
第一步 制备胶料
将天然橡胶投入到密炼机中塑练,
然后将橡胶型氯化聚乙烯投入到密炼机中混炼,
再将氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂a、防老剂b和石蜡加入其中混炼,
再将改性纳米凹凸棒石加入其中混炼,
将炭黑、增塑剂加入其中混炼,
最后加入有机过氧化物硫化剂、硫磺、促进剂后混炼,温度不得超过110℃排胶,
在开炼机上薄通,下片冷却;
第二步 硫化
将上述所制备的胶料装填到模具中,在平板硫化机上进行硫化,硫化温度为150℃,硫化压力为10MPa硫化时间为60分钟。
7.如权利要求6所述的一种制备方法,其特征在于:在所述加入有机过氧化物硫化剂、硫磺、促进剂后的混炼工序中加入有利于提高硫化效果的助交联剂TAIC。
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